王志華

[摘 要]隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電工新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新型開關(guān)器件，新型控制技術(shù)和控制方法使原來控制復(fù)雜的系統(tǒng)變得簡單，使設(shè)備的許多功能都比較容易實現(xiàn)，并且電氣控制系統(tǒng)簡潔、可靠、成本低。下面以PLC對原德國進口銑床進行技術(shù)改造為例，介紹電氣控制系統(tǒng)改造的具體方法。技術(shù)改造后，該控制系統(tǒng)硬件電路得到了簡化，提高了整個電氣系統(tǒng)的工作性能和機床的工作效率。

[關(guān)鍵詞]德國立式銑床；PLC；消磁；電磁離合器；方向控制

該機床是70年從德國進口，代表當(dāng)時先進機床制造技術(shù)，其控制方法與國內(nèi)控制方法有很大不同，在其控制系統(tǒng)上為了減少該機床機械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，大量采用電氣控制技術(shù)，相對國內(nèi)同型機床具有機械機構(gòu)簡潔、精度高、控制靈活、功能齊全、操作方便等特點。是我廠主要生產(chǎn)設(shè)備，為學(xué)校的發(fā)展做出了很大貢獻。但是由于電氣控制系統(tǒng)過于發(fā)雜，加上幾十年的運行，電氣控制系統(tǒng)嚴(yán)重老化，原生產(chǎn)廠家配件早已停產(chǎn)，無元器件供應(yīng)，已不能正常工作。學(xué)校多次組織對其進行修復(fù)，但效果均不太好，致使該設(shè)備一直不能正常使用?？粗鴥r值十幾萬的進口設(shè)備，生產(chǎn)不能滿足，下決心對其使用電工新技術(shù)進行技術(shù)改造。首先對該設(shè)備的控制系統(tǒng)原理加以分析，由于時間久遠，該設(shè)備的技術(shù)資料已丟失，只能根據(jù)機械結(jié)構(gòu)和控制方法重新進行設(shè)計電氣控制系統(tǒng)。為了滿足控制要求，通過對該機床解剖、檢測，弄清楚其控制原理，利用PLC控制功能強大來實現(xiàn)。

1機床解剖分析

立式銑床是一種通用的多用途機床，由于該機床與國內(nèi)同類機床最大的不同在于該機床的方向控制，改造成功與否就在于方向能否控制好，所以改造的難點和重點就在于此。通過解剖發(fā)現(xiàn)該機床的三個坐標(biāo)方向控制是采用一個電機正反轉(zhuǎn)和三個方向電磁離合器來實現(xiàn)的。通過不同電磁離合器得電來控制三個坐標(biāo)方向（上下、左右、前后）。為了實現(xiàn)走刀與快移又增加了兩個離合器來分別控制，所以該機床的方向控制就多大5個離合器。搞清楚工作原理就用PLC的強大功能通過編程就很容易實現(xiàn)。另外在改造過程中，我們通過大量走訪，了解到該設(shè)備的前幾次改造失敗的原因，是在于離合器聯(lián)動問題一直得不到解決。由于電磁離合器材料的特殊性，使用一段時間后，產(chǎn)生了大量的剩磁，使離合器斷電后不能徹底打開，甚至造成聯(lián)動，產(chǎn)生安全隱患。為此我們加入了消磁系統(tǒng)，利用PLC控制把消磁電源接入，每次離合器斷電，消磁電源都接入數(shù)秒，自動對離合器消磁，取得了較好的效果，消除了事故隱患。另外通過走訪操作過機床的老同志了解到該機床三個坐標(biāo)方向快移速度設(shè)計太快，操作控制比較難，而且由于移動速度過快還發(fā)生了碰破機床工作臺的事故。為此我們設(shè)計了制動電源，用PLC來控制，實現(xiàn)了制動快速，制動準(zhǔn)確的目的。

2 PLC控制系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1改造方法

對德國立式銑床進行電氣控制線路的PLC改造，主要是改造控制電路。對電源電路、主電路及照明電路都做了重新設(shè)計。由于加入消磁電源和能耗制動，故增加了變壓器的輸出組數(shù)。輸入380V，輸出有一組220V供給PLC電源和接觸器電源，輸出一組36V通過半波整流作為能耗制動電源，輸出兩組24V，一組通過整流作為電磁離合器的電源，另外經(jīng)過穩(wěn)壓濾波作為中間繼電器電源，另一組一端接地作為消磁電源和照明電源。

2.2PLC硬件設(shè)計

該立式銑床控制系統(tǒng)輸入點數(shù)為23點，輸出為12點，根據(jù)輸入輸出點的數(shù)量，選用了三菱FX2N-48MR型PLC。PLC外部接線圖如圖1所示，接觸器電路如圖2所示，離合器電路如圖3所示。

2.3PLC程序設(shè)計

根據(jù)解剖分析立式銑床的動作要求，該程序分為幾個部分：

第一部分，主軸電機的啟動停止與正反轉(zhuǎn)控制。當(dāng)按下主軸正向按鈕，繼電器Y00得電，接觸器KM1得電，電機正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下主軸反轉(zhuǎn)按鈕，繼電器Y01得電，接觸器KM2得電，電機反轉(zhuǎn)。當(dāng)按下主軸停車按鈕，主軸停車，主軸剎車離合器接通數(shù)秒后自動斷開。

第二部分，工作臺六個方向控制。這是一個非常重要的部分，是PLC程序設(shè)計的重點和難點。當(dāng)按下上升按鈕時，繼電器Y02得電，進給電機正轉(zhuǎn)，同時繼電器Y10得電，上下方向離合器得電，工作臺上升。其他各方向與此相同，再次不在累述。

第三部分，工作臺自動與快移。當(dāng)自動按鈕接通時，繼電器Y06得電，自動離合器得電，配合方向按鈕工作臺自動向某方向進給。當(dāng)快移按鈕接通時，繼電器Y07得電，快移離合器得電，配合方向按鈕工作臺向某方向電動快速移動。

第四部分，進給電機制動。為配合方向制動，在進給電機制動數(shù)秒過程中，方向離合器也需要保持得電對應(yīng)時間，以實現(xiàn)工作臺的快速制動。

第五部分，各方向離合器的消磁。在進給電機制動接觸后，對各方向離合器消磁數(shù)秒，為啟動其他方向運動做準(zhǔn)備。同時在制動和消磁過程中，各方向按鈕無效。

通過以上各種技術(shù)措施，和合理正確的編程，最終成功地改造了該設(shè)備，使老設(shè)備重新煥發(fā)青春，為國家和學(xué)校節(jié)約了十幾萬的設(shè)備更新經(jīng)費，滿足了學(xué)校教學(xué)生產(chǎn)的需要。利用PLC對老舊設(shè)備進行改造后，實現(xiàn)了外圍部件少、接線方便、控制簡單的目的。PLC工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，可大大減輕控制系統(tǒng)故障率，提高整機利用效率。

參考文獻：

[1]電工新技術(shù)教程梁耀光、余文烋主編中國勞動社會保障出版社出版

[2]電工工藝學(xué)技工學(xué)校機械類通用教材編審委員會編寫機械出版社出版

[3]FX系列編程手冊